JPH02179299A - ステッピングモータの駆動方法および駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各種機器の駆動用アクチュエータとして使用
されるステッピングモータの駆動方法に関する。

［従来の技術］ 車両用の液圧緩衝器において、減衰力を：Ａ整するため
の可変オリフィス機構を備えたものが知られている。こ
の種のオリフィス機構は、流路断面績を変化させるため
の回転弁を、モータ等の電動アクチュエータによって所
定位置まで回転させることにより、減衰力が複数段階に
切換わるようになっている。従って、減衰力を正確に切
換えるには、回転弁が回転する角度を正確に規制するこ
とが肝要である。

例えば特開昭５８−１４２０４７号公報（先行技術１）
に示されている液圧緩衝器は、ステッピングモータによ
つて回転弁を所望位置まで回転させるようにしている。

この回転弁は、ステッピングモータに与えられた駆動パ
ルスに応じた角度だけ回転するようになっている。しか
しながら、次に述べるような原因によって回転弁が拘束
されてしまうと、モータに駆動パルスが送出されても減
衰力を正しく切換えることができない。

すなわち上記液圧緩衝器においては、シリンダとロッド
との相対往復動に伴って油がオリフィスを流れることに
より減衰力が生じる訳であるが、減衰力が生じる−と同
時にオリフィスの流入側と流出側との間に圧力差を生じ
る。この圧力差はロッドの相対速度が速ければ速い程大
きなものとなる。

この大きな圧力が回転弁の径方向に作用した場合、モー
タの出力トルクが上記圧力等によって生じる損失トルク
よりも小さければ、回転弁は全く回転できないか、ある
いは回転できても正規の位置まで回転することができな
くなる。このような状態に陥ることを、この明細書では
「税調」と呼ぶことにする。

前述した先行技術１の液圧緩衝器では、回転弁が脱調し
た時の対策が講じられていないため、減衰力がうまく切
換わらない可能性がある。特に減衰力を３段階以上に切
換える場合には、回転弁を回転方向両端に位置するスト
ッパ間の途中で停止させなければならないため、税調に
対して無対策であると、回転弁を中間位置で正確に止め
ることは不可能である。

一方、実開昭５８−１８２０３２号公報（先行技術２）
に示されている液圧緩衝器のように、回転弁の回転位置
を検出するためのセンサを内蔵したものや、特開昭６３
−２２５７４２号公報（先行技術３）に示されている液
圧装置のようにエンコーダを用いることによって税調を
検出するものも開発されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記先行技術２あるいは先行技術３においては、回転弁
を正規の角度まで回転させるのに必要なエンコーダ等の
センサ類を液圧袋装置の内部に取付けているため、その
分だけ液圧装置内に余分なスペースが必要になるととも
に構造も複雑になり、コストもかなり高くなる。また、
高温・高圧に耐える小形エンコーダを得にくいことも問
題である。

なお、高出力のステッピングモータを使用したり、ある
いは減速比の大きなギヤ機構を用いることによって、高
負荷に耐えられるようにすれば税調を生じにくくなる。

しかしながら高出力のステッピングモータはかなり大形
になるから、所定サイズの機器内に収めることが困難に
なったり、消費電力が大きいなどの欠点がある。また、
減速比の大きなギヤ機構を用いた場合には、機器の大形
化の原因になるとともに応答時間が遅れる原因にもなる
。

従って本発明の目的は、エンコーダ等の位置検出用電子
部品類を取付けることなくステッピングモータを所定角
度まで正確に回転させることができるようなステッピン
グモータの駆動方法と駆動装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために本発明においては、駆動パルス
数に応じて所定角度まで回転するステッピングモータを
駆動する場合に、上記モータに所望数の駆動パルスを送
出する時にモータのコイルに流れるパルスごとの電流ま
たは電圧値が所定のレベルを越えた異常パルスの数をカ
ウントし、更に上記モータに対する所望数の駆動パルス
の送出が終了したのちに上記異常パルスが１以上カウン
トされていればこのカウント値に相当する数の駆動パル
スを再度上記モータに与えることにより、上記カウント
値がゼロになるまでモータを駆動し続けるようにした。

［作用コ 本発明に使用されるモータは、通常のステッピングモー
タと同様に、与えられた駆動パルス数に応じて所定角度
まで回転する。ステッピングモー夕が脱調した時、正常
回転時に比べてコイルに発生する起電力が変化し、コイ
ルに流れる電流が変化する。この変化を検出することに
より、税調の有無あるいは脱調したステップ数を判別す
ることができる。

［実施例コ 以下に本発明の一実施例を、車両用の気液圧式懸架装置
に適用した場合について図面を参照して説明する。

第５図に示された懸架装置１は、シリンダ２と、このシ
リンダ２の軸線方向に往復移動自在に挿入された中空の
ロッド３とを備えて構成されている。

シリンダ２は、外筒４と、この外筒４の内側に同心状に
設けられた内筒５とを有している。シリンダ２の図示下
端には、車輪側に連結するための部材６が設けられてい
る。シリンダ２の図示上端側には、ロッド３を挿通させ
る孔を有した端部材７が設けられている。この端部材７
の内周面には、滑り軸受８やシール９が設けられている
。内筒５の内側は、油が満たされた液室１１となってお
り、更に内筒５と外筒４との間に、液室１２と気室１３
とが形成されている。液室１１，１２は、孔１４を介し
て互いに連通している。

気室１３には、高圧（例、ｔ　ハ５０〜２００　ｋｇ　
／　ｃｉ位）の窒素ガスが封入されている。このガスの
圧力は、ロッド３をシリンダ２から押出す方向に作用す
る。

中空のロッド３の内部に、軸線方向にパイプ１６が挿通
しているとともに、このパイプ１６とロッド３との間に
液路１７が設けられている。また、ロッド３の図示上端
側に、ブラケット１８とマウントインシュレータ１９が
固定されている。

マウントインシュレータ１９は車体側の部材に連結され
る。ブラケット１８の下面側にラバーバンバ２１とダス
トカバー２２が設けられている。ブラケット１８には上
記液路１７と連通ずる送液口２３が取付けられている。

送液口２３は、配管２４を経て液圧回路２５に接続され
る。

シリンダ２の内部におけるロッド３の端部に、減衰力発
生部２７が設けられている。この減衰力発生部２７は、
第６図に拡大して示すように、ピストン部分２８を備え
ている。ピストン部分２８の外周部は内筒５の内面を軸
線方向に摺動する。

このピストン部分２８によって、液室１１は図示下側に
位置する第１液室１１ａと、上側に位置する第２液室１
１ｂとに分けられている。更にピストン部分２８には周
知のプレート弁と同様に、オリフィス２９．３０やディ
スク３１．３２が設けられている。

ピストン部分２８は中空のバルブハウジング３５にナツ
ト３６によって固定されている。このバルブハウジング
３５は、第１液室１１ａ側に開口する貫通孔３７を有し
ており、この貫通孔３７に円筒状の回転弁３８が軸回り
に回転自在に嵌合させられている。回転弁３８の内部に
は液路３９が設けられている。この回転弁３８は、ステ
ッピングモータ４１によって、駆動パルス数に応じた角
度ずつ回転させられる。

ステッピングモータ４１は中空ロッド３のモータ収納部
４２に収容されている。モータ４１の導電ケーブル４３
は、パイプ１６の内側を通って、ロッド３の外部に引出
されている。ロッド３の図示上端側に位置するブラケッ
ト１８に設けられたケーブル挿通用の孔の内側には、こ
の孔とケーブル４３との間の隙間を塞ぐ合成樹脂製のコ
ネクタ４０が設けられているとともに、コネクタ４ｏの
外周部にＯリング等のシール材４０ａが設けられている
。これらコネクタ４ｏとシール材４０ａによって、パイ
プ１６内の油が外部に漏れることが防止されている。

ステッピングモータ４１と回転弁３８との間には減速器
４４が設けられており、減速器４４の最終出力軸４５に
よって回転弁３８が回転駆動される。回転弁３８は、ス
ラストベアリング４６によってバルブハウジング３５に
支持されている。回転弁３８の液路３９は、貫通孔４７
や液路４８゜４９を経てロッド３の液路１７に連通して
いる。

従ってステッピングモータ４１は油中におがれている。

第７図に示されるように、バルブハウジング３５に複数
の圧力バランスボート５１，５２が開設されている。こ
れらのボート５１．５２は、第２液室１１ｂ側に連通し
ている。しかも各ボート５１．５２は、回転弁３８の径
方向に加わる油の圧力が釣合うように、回転弁３８の中
心を境に互いに点対称位置（周方向に互いに１８０°の
位置）に設けられている。

一方、回転弁３８に、開口量の小さな第１の流通孔５３
．５４と、中程度の開口量の第２の流通孔５５．５６と
、開口量が大きい第３の流通孔５７．５８が、上記ボー
ト５１．５２と連通可能な位置に開口している。これら
の流通孔５３〜５８は、互いに周方向に８０”ずつ角度
をずらして設けられている。しかも第１の流通孔５３．
５４と、第２の流通孔５５．５６と、第３の流通孔５７
．５８は、それぞれ回転弁３８の中心をはさんで互いに
点対称位置（１８０°対称位置）に設けられている。

ステッピングモータ４１は、−例として周知の２相励磁
・定電圧ユニポーラ駆動方式のものが使用され、第１図
に示されるような駆動装置によって駆動される。同図に
示されるように、モータ４１のコイルＬｌ−Ｌ４にトラ
ンジスタＱ１〜Ｑ４と抵抗器Ｒが直列に接続されている
。また、抵抗器Ｒの両端の電圧Ｖｌｎを基準電圧ｖｔｈ
と比較するための比較器７０と、この比較器７０からの
信号に基いて上記基準電圧Ｖｔｈを越えた信号の数をカ
ウントするカウンタ７１と、このカウンタ７１の値を人
力するマイクロコンピュータ７２とが接続されている。

マイクロコンピュータ７２は、上記トランジスタＱｌ−
Ｑ４にモータ駆動用のパルスを送出する機能をもつとと
もに、モータ４１に所望数の駆動パルスを送出したのち
に上記カウンタ７１の値が１以上であればこのカウント
値に相当する数の駆動パルスを再度上記モータ４１に与
えることにより上記カウント値がゼロになるまでモータ
４１を駆動し続ける機能をもっている。従って本実施例
の場合にはカウンタ７１とマイクロコンピュータ７２と
によってコントローラ７３を構成している。

但し、カウンタ７１に相当する機能を備えたマイクロコ
ンピュータ７２を使用した場合には、比較器７０からの
信号を直接マイクロコンピュータ７２に入力するように
してもよい。

第２図は、各トランジスターＱ１〜Ｑ４に与えるパルス
の一例を示している。こうして与えられた駆動パルス数
に応じて、モータ４１は所定角度まで回転することがで
きる。モータ４１が所定角度まで回転することによって
、回転弁３８が前述した各減衰力ポジションに切換わる
。

上記モータ４１が何らかの原因（例えば回転弁３８のラ
ジアル方向に作用する過大な差圧等により生じる損失ト
ルクによって脱調した時には、第３図に示されるように
、正常動作時に比べてフィルＬ１〜Ｌ４に流れる電流値
が変化する。電流値を直接検出することは難しいが、検
出用抵抗Ｒを入れたことによって電圧値Ｖｉｎの変化と
してとらえることができる。従って、モータ４１に所望
数の駆動パルスを送出する時に、各パルスに対応する電
圧値Ｖｉｎが所定のレベルＶｔｈを越えたか否かを比較
器７０によって判断することで、税調を生じたステップ
数を検出できる。第４図に示されるように、基準電圧ｖ
ｔｈを越えた異常パルスの数に応じた出力Ｖｏｕｔがカ
ウンタ７１に入力される。

マイクロコンピュータ７２は、モータ４１に駆動パルス
を送出するに当たって、−旦カウンタ７１をゼロにクリ
アする。その後、トランジスタＱｌ−Ｑ４にモータ４１
を所定角度まで回転させるのに必要なパルスを出力する
。そののち、上述した異常パルスすなわち基準レベルｖ
ｔｈを越えたパルスが１以上カウントされている時には
、このカウント値に相当する数の駆動パルスを再度モー
タ４１にフィードバックする。そして、このカウント値
がゼロになるまで、つまり正規の位置に達するまでモー
タ４１を駆動し続ける。

次に、上記ステッピングモータ４１を備えた懸架装置１
の作用について説明する。

ロッド３がシリンダ２に押込まれる方向に移動すると、
ロッド３の押込み量に応じて気室１３の容積が減少する
。そしてピストン部分２８が油室１１内を移動すること
により、第１液室１１ａの浦の一部がオリフィス２９を
通って第２液室１１ｂへと流れる。

この時、第７図に示されるように開口量の小さな第１の
流通孔５３．５４がボ、−ト５１，５２に連通していれ
ば、第１液室１１ａ内の油の一部は流通孔５３．５４と
ボート５１．５２を通って第２液室１１ｂ側に流れるた
め、ロッド３の動きが減衰させられる。

ステッピングモータ４１を駆動して回転弁３８を第８図
に示される位置まで回転させた場合には、開口量の大き
い第３の流通孔５７．５８がボート５１．５２に連通ず
るため、第１液室１１ａ内の浦の一部が流通孔５７．５
８とボート５１．５２を通って第２液室１１ｂ側に流れ
る。この時の減衰力は第７図の場合よりも小さい。また
、第２の流通孔５５．５６がボート５１．５２と連通ず
る位置まで回転弁３８を回転させた時には、油が流通孔
５５．５６を通るため、減衰力は第７図の場合よりは小
さく第８図の場合よりは大きくなる。

上記とは逆にロッド３がシリンダ２から突出する方向に
移動する時には、油の流れる方向が上記とは逆になる。

すなわち、第２液室１１ｂの油の一部がオリフィス３０
を通って第１液室１１ａ側に流入すると同時に、回転弁
゛３８の回転位置に応じて、ボート５１．５２が流通孔
５３．５４　（または５５．５６あるいは５７．５８）
と連通し、第２液室１１ｂの油の一部が第１液室１１ａ
側に流れるため、流路断面積の大きさに応じた減衰力が
得られる。

減衰力が大きいほど、第１液室１１ａと第２液室１１ｂ
との間の差圧も大きい。このため、例えば回転弁３８を
回転させる途中においてボート５１．５２が回転弁３８
の壁面によって閉じられると、油の圧力が回転弁３８の
外側から回転弁３８の中心方向に加わる。ここで、ボー
ト５１゜５２は互いに対称位置に設けられているから、
回転弁３８の中心方向に加わる圧力は互いに径方向に釣
合う。

このため、回転弁３８がバルブハウジング３５の片側に
偏寄して押付けられたり、回転弁３８が撓むなどの不具
合はおきず、回転弁３８は円滑に回転できる。回転弁３
８の内面側から圧力が作用する場合も同様であり、各流
通孔５３〜５８が圧力を打ち消し合うように互いに対称
位置に配置されていることにより、圧力がバランスする
ため回転弁３８は円滑に回転できる。

ステッピングモータ４１はロッド３内に収容するために
小形のものが使われ、その駆動トルクは比較的小さい。

しかしながら減速器４４の使用により、最終出力軸４５
のトルクを増大させることができる。

シリンダ２とロッド３とが一時的に速い相対速度で移動
する時には、その分だけ減衰力発生部２７に生じる差圧
も大きいため、回転弁３８が一時的に拘束されて税調を
生じる可能性がある。しかしながら本実施例におけるス
テッピングモータ４１の駆動装置は、前述したようにモ
ータ４１が一時的に税調を生じても回転弁３８の拘束が
解かれるまではモータ４１を駆動し続けるため、最終的
に回転弁３８を正規の位置まで回転させることができる
。このため３種類あるいはそれ以上の段数の減衰力であ
っても確実に切換えることができる。また、シリンダ２
内の油はかなりの高温・高圧になるが、エンコーダ等の
電子部品を使用しない本実施例は、高温・高圧による悪
影響を受けることがない。また、モータ４１等の故障を
検出する上でも有効である。

なお、本実施例の懸架装置１は、液圧回路２５を駆動し
送液口２３を通じて液室１１内に油を出し入れすること
により、シリンダ２に対するロッド３の突出量、すなわ
ち車高を調整することもできる。

なお、上記シリンダ２の外側に１つ以上の副チャンバを
設けるとともに、この副チヤンバ内に液室と気室を設け
、この副チャンバの液室をシリンダ２内の液室１１と連
通させるようにしてもよい。

また、流通孔５３〜５８やボート５１．５２の数や配置
関係等は前記実施例以外にも種々に変更して実施できる
ことは言うまでもない。また本発明のステッピングモー
タは懸架装置以外の機器にも応用できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、エンコーダ等の回転角検出用の機器を
用いることなくステッピングモータを正規の回転位置ま
で正確に回転駆動させることができる。このためこのモ
ータを内蔵する機器の小形化を図る上で有利であるとと
もに、比較的出力の小さなステッピングモータに高負荷
がかかる場合でも回転位置を正確に規制できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はステッピング
モータの駆動装置を示す回路説明図、第２図は２相励磁
形モータのパルス出力を示す図、第３図は税調を生じた
時の電流波形を示す図、第４図は電圧変化と比較器の入
出力との関係を示す図、第５図はステッピングモータを
内蔵している懸架装置の縦断面図、第６図は第５図に示
された懸架装置における減衰力発生部付近の拡大図、第
７図と第８図はそれぞれ回転弁の互いに異なる作動状態
を示す横断面図である。 １・・・懸架装置、４１・・・ステッピングモータ、７
０・・・比較器、７１・・・カウンタ、７２・・・コン
トローフＯ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）与えられた駆動パルス数に応じて所定角度まで回
   転するステッピングモータを駆動する場合に、上記モー
   タに所望数の駆動パルスを送出する時にモータのコイル
   に流れるパルスごとの電流または電圧値が所定のレベル
   を越えた異常パルスの数をカウントし、更に上記モータ
   に対する所望数の駆動パルスの送出が終了したのちに上
   記異常パルスが１以上カウントされていればこのカウン
   ト値に相当する数の駆動パルスを再度上記モータに与え
   ることにより上記カウント値がゼロになるまでモータを
   駆動し続けることを特徴とするステッピングモータの駆
   動方法。
2. （２）与えられた駆動パルス数に応じて所定角度まで回
   転するステッピングモータと、このモータのコイルに直
   列に接続された抵抗器と、この抵抗器の両端の電圧を基
   準電圧と比較するための比較器と、上記モータに駆動パ
   ルスを送出する際に上記比較器からの信号に基いて上記
   基準電圧を越えた異常パルスの数をカウントするととも
   に上記モータに対する所望数の駆動パルスの送出が終了
   したのちに上記異常パルスがカウントされていた時には
   その数に相当する駆動パルスを再度上記モータに与える
   コントローラとを具備したことを特徴とするステッピン
   グモータの駆動装置。